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    海水
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    摘要
    申请专利号:

    CN96199026.0

    申请日:

    1996.12.13

    公开号:

    CN1204303A

    公开日:

    1999.01.06

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01D 61/02申请日:19961213授权公告日:20060412终止日期:20151213|||授权||||||公开
    IPC分类号: C02F1/44; B01D61/02 主分类号: C02F1/44; B01D61/02
    申请人: 葛菲德国际投资公司;
    发明人: 威廉·葛拉汉
    地址: 英属维尔京群岛
    优先权: 1995.12.13 ZA 95/10608; 1996.10.15 ZA 96/8693
    专利代理机构: 中原信达知识产权代理有限责任公司 代理人: 顾红霞
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN96199026.0

    授权公告号:

    |||1250324||||||

    法律状态公告日:

    2017.02.01|||2006.04.12|||1999.01.20|||1999.01.06

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查请求的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种除盐设备(10),该设备包括泵,该泵以50至65巴的压力泵送海水到呈圆柱形的过滤器元件(30);该过滤器元件包括构成盐分通道的多个反渗透隔膜。在过滤器元件(30)最上游处有盘构件(40),该盘构件具有许多个孔(44)。该盘构件(40)构成阻碍构件,使上游与下游间产生压力降。该盘也使海水水流分成若干细流,这些细流在冲击过滤器元件末端后,流入盐份通道。在阻碍构件后方的海水不仅压力比阻碍构件前方的海水低,而且形成紊流。该盘构件(40)及该过滤器元件(30)在一圆柱形外壳(12)内。自过滤器元件排出,并尚具有压力的盐水通过一种如水斗式水轮机之类的装置,借助该水轮收回部分残余能量。

    权利要求书

    1: 一种反渗透除盐设备,该设备包括一过滤元件,该过滤元件具 有构成盐份通道的反渗透隔膜;一泵,该泵用于泵送需除盐的水至该过 滤元件;以及一阻碍构件,该阻碍构件配置在该泵与该过滤元件间的海 水水流中,以诱导流动的海水成紊流及导致越过该阻碍构件的压力降 低;这样在该阻碍构件下游的水即能以比在该阻碍构件上游的水低的压 力进入该过滤元件的盐份通道,并且水流比在该阻碍构件上游时更扰 动。
    2: 按照权利要求1所述的除盐设备,其特征在于该阻碍构件呈板 状,该板中具有许多个孔,以使流水受阻并分成相当数量的扰动水流, 各水流的压力低于该板上游水流的压力。
    3: 按照权利要求2所述的除盐设备,其特征在于提供一系列节流 阀,以改变该板上孔的流通面积,以建立单独的水流。
    4: 按照权利要求2或3所述的除盐设备,其特征在于包括一个圆 柱形外壳,所述过滤元件在所述外壳中,并且至该盐份通道的入口在该 过滤元件的一端;一个盘构成所述板,该盘位于该外壳一端与该过滤元 件之间,并且在与所述过滤元件的一端间存在空隙,而需除盐的水进水 口在该外壳一端;所用水经该进水口进入该外壳,流经该盘上的孔,而 分流成许多不同水流并撞击到该过滤元件的所述端。
    5: 按照权利要求2或3所述的除盐设备,其特征在于包括一个圆 柱形外壳,所述过滤元件在该外壳中,而至所述盐份通道的入口在所述 过滤元件的一端;一盘构成所述板,该盘位于所述外壳一端与所述过滤 元件之间,并与所述过滤元件的一端相间隔;在所述圆柱形外壳中有一 泵及驱动泵的马达,该泵在所述盘与所述外壳一端之间,并担任泵送需 除盐的水通过该盘上的所述孔,使之分流成许多不同水流,以撞击于所 述过滤元件的所述端。
    6: 按照权利要求5所述的除盐设备,其特征在于包括一过滤器, 该过滤器供从需除盐的水中脱除固体物质之用,该过滤器位于所述泵与 所述盘之间。
    7: 按照权利要求6所述的除盐设备,其特征在于所述泵具有一分 成两支管的排水管,第一支管通过所述过滤器而至一工作室,该室之一 侧由所述盘构成;海水通常通过该第一支管、所述过滤器而至所述室, 而后再通过所述盘中的孔;另一支管绕过所述过滤器而直接连接到所述 室;其中具有经常闭合的排水管与该过滤器的滤心相通,当所述排水管 开启时,允许回冲的水从该室沿反方向通过所述过滤器并从所述排水管 排出。
    8: 按照权利要求2,3或4所述的除盐设备,其特征在于包括一 护罩,该护罩至少具有一浮力空间,以使该护罩浮起;所述圆柱形外壳 连同在其内部的所述过滤器及所述盘安置在该护罩中,并且所述泵用压 力泵送海水至所述外壳。
    9: 按照权利要求8所述的除盐设备,其特征在于所述护罩呈直立 长形并具有水平隔板,以分隔在该水平隔板下方的海水进水室及在该水 平隔板上方的浮力空间;所述护罩具有孔,以允许海水流入所述海水进 水室;所述泵从所述海水进水室抽取海水并泵送至所述外壳,该外壳在 所述浮力空间中。
    10: 按照权利要求4到9中任一条所述的除盐设备,其特征在于包 括一个装置,使再生水接受紫外线照射。
    11: 按照权利要求1到4中任一条所述的除盐设备,其特征在于所 述泵为柱塞泵。
    12: 按照权利要求1到4中任一条所述的除盐设备,其特征在于所 述泵是人工操作的活塞式泵用来以压力泵送海水至该过滤元件。
    13: 按照前述任一条权利要求所述的除盐设备,其特征在于包括一 装置,该装置用由所述盐份通道排出具有压力能的盐水,以补充所述泵 的动力源。
    14: 按照权利要求1,2,3或4所述的除盐设备,其特征在于包 括一排水管,再生水经该排水管自所述过滤元件流出;一辅助泵,该辅 助泵具有吸力管与所述再生水排水管相连接;一中空柱,该中空柱自所 述辅助泵向上伸展连接至该辅助泵的压力排水口;一从所述过滤元件排 出盐水的排水管;以及一驱动马达,该驱动马达连接至所述盐水排水 管;操作时,盐水在压力下通过并驱动所述马达,所述马达连接至所述 辅助泵,以驱动该辅助泵。
    15: 按照权利要求14所述的除盐设备,其特征在于所述驱动马达 为水斗式水轮机。
    16: 一种海水除盐方法,该方法包括泵送需除盐海水至过滤元件, 该过滤元件包括构成盐份通道的反渗透隔膜,使流至该过滤元件的水压 力降低并同时诱导水流成紊流,及以较低压力输送扰动水流进入该过滤 元件的所述盐份通道。
    17: 按照权利要求16所述的海水除盐方法,其特征在于海水由所 述阻碍构件分成多股紊乱的圆锥形的分散水流,该阻碍构件使水流压力 降低及诱导水流成紊流,各股扰动水流撞击到该过滤元件上。
    18: 按照权利要求16或17所述的海水除盐方法,其特征在于包括 供给海水通过反渗透隔膜生产几乎缺少溶解固体的辅助供应水;该辅助 供应水与海水混合,并输送冲淡的海水至所述过滤元件。
    19: 按照权利要求16,17或18所述的海水除盐方法,其特征在 于包括添加适量盐水到已除盐的再生水中,以改变再生水的矿物质平 衡。
    20: 按照权利要求16到19中任一项所述的海水除盐方法,其特征 在于海水的初始压力为50至65巴,其压力降在1.5至2.0巴之间。

    说明书


    海水除盐

        发明范围

        本发明涉及海水除盐,即从海水及含盐份水中脱除可溶性固体。

        【发明背景】

        我们经常讨论饮用水及灌溉用水的短缺。世界上有些地区因长年干旱而必须放弃整座城市。

        世上唯有海水取之不尽用之不竭;但大量使海水除盐而用于供应重要人口中心或大规模灌溉项目时,其成本很高。很多种除盐设备的运转是以反渗透为基础的。在这种类型的设备中,需除盐的海水受压而通过半渗透的隔膜;这样,可溶性固体即由隔膜脱除。其他类型设备的工作是以蒸发为基础。

        上述两种方法的主要问题在于所得到的水,用蒸馏方法时为纯蒸馏水,而用反渗透方法时,所得到的水和蒸馏水具有相同程度的纯度。事实上,所有原溶解的矿物质完全从海水中脱除。完全不含钙或镁的水会浸蚀金属管壁及其它所接触的金属物体。因此,这些矿物质必须重新添加到所得水中。而且,蒸馏水淡而无味,并且缺乏必要的矿物质;不适于人类长期饮用。因此,就饮用目的而言,必须添加一定范围的矿物质,使其由淡蒸馏水较变成可接受的饮用水。在前述两种方法中,海水具有的必要矿物质在此过程中为副产品。用前述任何一种设备生产水都需巨额成本,这是由于重新添加到水中的必要矿物质及达到此目的所需设备需很高成本。

        在蒸发设备中,蒸发海水所需电力,其成本以每百万公升蒸馏水计算时相当大。

        反渗透隔膜为组合结构广泛使用的一种形式,包括由两层复合聚合树脂薄膜构成的盐份通道。在通道中,具有诱导紊流的元件。该元件通常是塑料材料丝融接成的筛网。相当数量的这种隔膜以复杂地方式装入中央管构件中。通过该薄膜的海水进入两相邻隔膜之间,随后流至中央管构件中。该管管壁上有孔,允许再生水进入管中。盐水即海水的沉淀物及大量溶解固体流到盐份通道外,倾倒或送至盐再生工厂。

        此技术中的技术人员认为各盐份通道两侧及紧邻各薄膜处都具有浓度极化层。这些具有多分子厚度的极化层具有比在薄膜间盐份通道中途部分的体流量中更高的可溶性固体浓度。紊流诱导元件可减少浓度极化层的厚度,及增强隔膜使海水渗透通过的能力,典型的现代工艺的反渗透隔膜可达到99.3%溶解固体滤出率。通过隔膜的溶解固体含有大量盐份,这是因为盐分子小于大部分其他矿物质分子。百分比0.7%表示在再生水中的溶解固体,其量为百万分之400-500;这应视初始海水含盐度而定,而且此百分比低于溶解固体使水含有味道的临界值。

        反渗透隔膜的污染阻塞是一个主要问题,必须采取增加水生产成本的措施,以防止和清除污染阻塞。污染阻塞的形成是因为矿物质沉淀在隔膜上或由于有机物生长。例如,在海水抵达隔膜以前,先经过如六偏磷酸钠(俗称虾)的抑止剂处理。此举可限制钙与镁沉淀在隔膜上而形成钙镁碳酸盐,但会增加其它生产成本因素。

        隔膜制造商建议,使用相当低的通量率(以公升/每小时每平方米为计算单位的水通过隔膜的流速)可避免快速污染。反冲洗隔膜,即,使水反方向通过盐份通道,是清除污染的标准方法。若隔膜严重污染,必须将其从再生设备中拆除及用各种处理方式清除污染。当污染清除不掉时,即应抛弃隔膜。

        前述因素使反渗透设备生产的水比水库或河流净水法所得水耗用更高的成本。因此,不管世界缺水情况如何,用反渗透设备使海水除盐所生产的水,其所占比例很低。发明目的

        本发明的主要目的是提高反渗透过程的效率,以显著降低反渗透过程生产水的成本,防止反渗透隔膜污染,及毋需添加过程即能生产具有所希望矿物质的水。

        发明简述

        根据本发明的一个方面,提供了一种反渗透除盐设备,该设备包括过滤元件;该过滤元件具有构成盐份通道的反渗透隔膜;一个泵送需除盐的水至该过滤元件的泵;及阻碍构件,该阻碍构件位于该泵与该过滤元件间的水流中,诱导流动的水成紊流并使通过阻碍构件的水降压;这样,阻碍构件的下游水进入过滤元件的压力即小于阻碍构件的上游水压,以及水流比阻碍构件上游的水更扰动。

        阻碍构件的构形最好呈平板形状,并在其上带有多个孔;这样,流水即会受阻并分流成具有大量逸出正轨的圆锥形紊流水流;各股水流的压力小于该板上游的水压。该板中的孔,其尺寸可不相同,也可为同一尺寸。该板最佳构形为呈圆盘状,其孔绕盘中心呈螺旋状方式排列。另一种构形为孔呈圆环状排列,再一种构形为孔自盘中心呈幅射状排列。

        如有必要,可设置一系列节流阀以改变板孔的流通面积;该孔是供建立单独水流用的。

        根据本发明另一方面,这里提供了一种海水除盐方法,该方法包括抽送需除盐的水到过滤元件;该过滤元件包括构成盐份通道的反渗透隔膜;使流至过滤元件的水降压并同时诱导水流成紊流;且以低压力传送紊流水到过滤元件的盐份通道中。

        在优选实施例中,水借助上述阻碍构件分成多个扰动、圆锥状、分散的水流;该阻碍构件能降低水压并诱导其成为紊流,各紊流撞击到过滤元件上。

        已发现,进水压力为50至65巴及压力降为1.5至2.0巴之间时,可获得最佳结果。根据本发明的方法与设备,再生水中含有可接受范围的溶解固体,即矿物质。由于具有足够的溶解固体使再生水含可接受的味道。故该再生水不需再添加矿物质。因为再生水含有不会浸蚀金属管及接头的钙与镁,故也毋需再添加这类矿物质。

        确信以紊流方式诱导水进入隔膜的盐份通道时,浓度极化层降低其厚度。这样可使流通率增加,但不增加不该有的污染。更进一步的效果是除普通盐份外,尚使矿物质通过隔膜,但不会增加再生水中的含盐量,使其达到不可接受的程度。实验证明改变压力降及紊流,例如,改变阻碍构件的孔的大小,当其形成阻碍时,不同溶解固体的量在可控制情况下通过隔膜。试验与实验证明可借改变压力降与紊流,能再生具有预定溶解固体量的水。

        实验证明的更进一步优点为当紊流水供给到隔膜时,污染会显著地降低。

        传统反渗透设备排出的盐水比海水重,排送回海洋时会下沉。但根据本发明的除盐设备排出的盐水,当排送回海洋时,初始如羽毛似地浮起而非下沉。盐水可予掺气,掺气剂为氧气。而且,在再生水中会存留氧气气泡。

        试验证明再生及盐水含氧量比基于氧溶解于海水中的量多。水中氧气泡很小的原因在于即使在阻碍构件下游的水仍然具有相当大的压力,例如,45至50巴的压力。在扰动水中的小气泡被认为在降低浓度极化层厚度中起了一定作用。气泡似乎也起防止隔膜污染的作用。

        附图的简要说明

        为更好地理解本发明,专门用实施例和参照附图,说明其如何执行;附图为:

        图1A及图1B为构成除盐设备一部分的除盐单元的轴向截面图;

        图2为说明图1A及图1B所示同一设备中的该单元一端部的放大截面图;

        图3是盘构件的顶视图;

        图4是说明图2所示同一设备的图1A及图1B所示该单元的修改放大截面图;

        图5A及图5B是另一种类型盘构件的顶视图;

        图6是手工操作除盐设备的截面图;

        图7为马达驱动除盐设备的示意图;

        图8是另一种类型的除盐设备的示意图;

        图9是可浸在海水中的除盐设备示意图;

        图10是海水除盐设备配置图;

        图11是可浸在海水中的除盐设备说明图;

        图12A及图12B是在单一外壳中的除盐设备说明图;

        图13是浮动除盐设备说明图;及

        图14是水箱及其管路系统说明图。

        附图的详细说明

        首先参照图1A及图1B,图中说明的除盐单元的标号为10,它包括圆柱形外壳12;该外壳具有盖14及16固定于两端。进水管18是供含可溶性固体的海水通过端盖14并传送海水到工作室20。进水管18连接到泵的压力端(图1A中未示出),该端可以50至65巴的压力输送海水。盐水输出管22自工作室24通过端盖16。唇形密封构件26及28环绕端盖14及16并使端盖14及16与外壳12密封。

        标号30为反渗透过滤元件,它安装在外壳12中。元件30包括滤心结构32,该滤心结构32具有中央管34;该中央管构成过滤元件30的再生水排水管。管34具有许多孔36,并在一端通过端盖16。管34的另一端则支撑在暗承窝38中(见图2),该暗承窝38位于盘形支撑板40之中。盘40与端盖14构成工作室20的室壁。唇形密封构件42配置在盘40与外壳12之间。在盘40与过滤元件30之间有空隙(见图2)。

        过滤元件30包括:除滤心结构32外,尚具有半渗透隔膜;该隔膜缠绕于滤心结构32之上。缠妥的隔膜填满滤心结构32与外壳12内表面间的空间,并远离其与盘40间的空隙,填充于盘40与室24间的空间。

        适用于本发明的商用过滤元件由Dow化学公司的Filmtec子公司制造与销售。该产品的编号为FT30。美国专利4277344详细说明了以反渗透原理工作的隔膜。过滤元件30中隔膜的缠绕是相当复杂的??疾梢幌盗斜馄酱?,然后以相互重叠的方式再缠这些袋到滤心结构32上。

        盘40(见图3)具有八组孔44.1,44.2……??椎拇笮〔灰?;在说明的实施例中,八组孔的尺寸为8.805mm,9.185mm,8.077mm,7.772mm,7.675mm,7.351mm,7.094mm及7.881mm。盘40的直径大约为20cm,其直径也是外壳12的内径与过滤元件30的外径。

        在盘40的后方及在它与缠妥的隔膜间是星形轮46(其外形如图3所示);该星形轮包括中心壳,外环,及一些幅条位于壳与环之间。星形轮46是过滤元件的一部分并可自Filmtec公司获得,并构成一系列的楔形开口。各孔44.1,44.2位于这些开口的一定位置;这样,各股水流即可撞击在过滤元件上。

        当海水受压流过节流孔时,海水从孔处成圆锥形喷出,离开孔一段距离后分裂成水珠。在孔和裂成水珠处之间的水流的圆锥形部分自我扰动而形成具有旋涡的涡流。过滤元件30的配置能使自孔44.1等处流出的水流撞击在过滤元件上,并在分裂成小水珠之前流入盐份通道。在图示的单元中,阻止了水流分裂,这是由于水开始流动后,盘40与过滤元件30间的空隙会在压力下立即充满海水。

        申请专利者发现,以特定压力输入到过滤元件30中的海水并未除去99.3%的溶解固体,仅除去很少百分比的溶解固体。具有前述的盘40且以50巴压力进水的系统可使海水除盐而得到饮用水,且所得水达到南非标准局规范241-1984所订标准。

        当工作室20内的压力约为50巴时,孔44.1,44.2等的下游可得到48.5至49.5巴的压力。申请专利者也测得水在穿过盘40时会有轻微的温度上升,并假设这是由于在水流中诱导紊流的结果。

        图4所示结构不同于图1A,图1B,图2,及图3所示情况;其中,盘40下游的不同压力借助环形排列的节流阀48而得到。阀48包括活开门或膜片,以改变有效流通面积,并与诱导紊流的阻碍构件结合而导致压力下降。各阀48都有一控制电缆50,以及每根管52中都有一个阀48,各管52具有相同的直径且通过盘40,阀48为电动操作,开合程度可由程控器控制。各阀48的设置决定各管52出口的压力。由控制器改变压力可使再生水中的溶解固体根据要求改变。图中所示的阀在盘40后方,但使用构造中,应在盘中并邻近盘40中孔的出口。

        图3所示的盘40,它上面的孔作环状排列。图5A所示的孔作同心螺旋排列;螺旋的方向与过滤元件30中的缠绕方向相同。图5B所示的孔作幅射状排列。图5A及图5B所示的孔都小于图3所示孔,且数量增加。

        参阅图6,手工操作的海水除盐设备54包括圆柱形外壳56,其中具有商品化的过滤元件58,它是如前述图1A及图1B所示标号30的过滤元件。密封构件60环绕在过滤元件58上,可防止水在外壳56与过滤元件58之间渗漏。邻近过滤元件58一端处是盘62。在盘62与外壳56间具有密封构件64。定位环66防止盘62向左移动。

        盘62中的孔未示出。盘62与过滤元件58间有空隙。邻近过滤元件58另一端有一端盖68,该盖上具有出水中央孔腔70通过,并在孔腔70一侧另具有次孔腔72。

        图示的过滤元件58具有中央管74,该管从缠绕隔膜向两端伸展。中央管74的一端坐落在盘62的暗承窝76中,其另一端插在端盖68的中央孔腔70中??浊?2与工作室78相通,该室在端盖68与过滤元件58的邻近端之间。

        过滤元件58,盘62,及端盖68如图1A及图1B的说明,因此,这些元件构成除盐单元10。

        盘62左侧的外壳56形成供活塞80用的圆筒体?;钊?0包括活塞杆82,该杆自外壳56穿过密封结构84,星形轮86使密封结构84保持定位。

        两唇形密封构件88及90及O形圈围绕在活塞杆80之上。

        操作手柄94借助滑动耦合方式(未示出)连接到活塞杆82上。一连杆96以枢动方式连接手柄94到端板98,该端板固定于外壳56的法兰100上。摇动手柄94时,活塞80即在圆筒体中作往复运动。

        孔腔72借助管102连接至工作室104,该室环绕活塞杆82及密封结构84。

        单向阀106允许海水进入室108,该室在盘62与活塞80之间。阀106安装在外壳56壳壁上开口处,压力释放口110也配置在外壳56壳壁上。

        排放管(未示出)螺旋连接在腔70中,再生水即由管74流入此排放管。

        在使用图6所示海水除盐设备时,外壳56和浸于需除盐的盐水中或有盐味的水中的阀106相连接。推或拉手柄94上端至图示位置,使活塞80作往复运动。当活塞向左运动,阀106开启使盐味水或含盐水抽入室108。当向左推手柄94时,活塞80开始其工作行程并向盘62运动。室108内压力升高,阀106立即闭合。室108中的海水即受压而通过盘62中的孔,再经过过滤元件58,通过过滤元件58所得可饮用水经管74排出;而所得盐水则自腔72及管102排出?;钊?0继续向右运动直至唇形密封构件90通过阀106为止。

        当手柄94往返数次后,压力即在管102中建立,而后在室104中建立?;钊?0前进行程,显然受管102及室104中压力的帮助。当活塞80的前进行程到达顶点时,唇形密封构件88即通过压力释放口110,使室104的压力降低。这样,活塞80的返回行程不会受室104内压力的阻挡。

        迫使海水通过过滤元件58,并使其分成饮用水流及盐水水流所需的压力,对有盐味的水而言为15至20巴,对海水而言为50至65巴。所需压力随水中溶解固体的量而变。在过滤元件58中损失的压力相当小,在管102中的盐水压力约为海水进入过滤元件58时压力的75%至85%。多饮的压力会因前述协助泵的操作而损失。

        参照图7,图中所示海水除盐设备包括外壳112,该外壳竖直布置。外壳两端借助端盖114与116闭合,并且在端盖114与116同外壳112间用密封环(未示出)密封。端盖114正下方为工作室118及盘120。盘120下方为过滤元件122。盘120与过滤元件122间有空隙124。

        过滤元件122具有一中央管126。管126上端由盘120定位,而管126下端则由端盖116定位。进水管128接至室118。盐水排水管130接于端盖116,而饮用水排水管132通过端盖114而接至管126上端。例如,盘120如图3,图5A或图5B所示的构型。前述的构件组成除盐单元10。

        竖直布置的Grunfos型泵134借助过滤器138连接其吸力进水管136至需除盐海水池或其它欲除盐水源。管128接到泵134的压力出口,并在管128中有一控制阀140。

        管130经T形管142及控制阀144连接到水斗式水轮机146。T形管142另一端经控制阀148连接到废水排水管150,盐水即由该管排到废水池。水斗式水轮机146的废水也排到废水池。

        用于泵134的马达的标号为152;马达的电力供应包括直接连接到220伏主电源或接到太阳能板的连接构件154,电瓶156,及变流器158??刂乒辜?60配置在供应电路中,以使马达152改变其驱动速率。

        水斗式水轮机的中轴与马达152的驱动轴相连。如前述图6的说明,过滤元件122中产生压力降,但自过滤元件122排出的盐水仍具有相当大的压力。传送部分或全部具有压力的盐水通过水斗式水轮机时,可使马达152因利用部分不用即损失的压力能量而减少电力需求。

        图8给出一种设备,该设备相似于图7所示设备,其中相似的构件皆用相同的标号标明。在此结构中,需除盐海水进入外壳112的底部,而非进入其顶部。泵与马达(分别以162及164识别之)不是整体单元构件。泵与马达借助基板166及168并列安装。至外壳112的压力进水管为管128。已除盐的水通过管132排出,而盐水则经管130排放。

        水斗式水轮机146可辅助驱动泵162工作。

        图9所示除盐设备包括竖直的主外壳170,该外壳置于具有盐味水的井底部,或置于盛有海水的池底部。泵在172所示之处,而驱动泵的马达在174所示之处。泵的压力段连接到工作室176,室176上端由盘178构成。在盘178上方为过滤元件180。

        过滤元件180上面为端盖182;该端盖使在其与过滤元件180之间形成一个工作室。自过滤元件180排出的盐水即进入此工作室,而自过滤元件180排出的饮用水则流到管184。

        水斗式水轮机186安装在外壳170端盖182上面。

        端盖182与过滤元件180间的工作室经管188连接到水斗式水轮机。应明白在此室内具有相当大的压力。从过滤元件180在压力下进入此室的盐水经管188及水斗式水轮机186送至排水管190。水斗式水轮机186驱动一个泵(未示出)。该泵以轴向对正水斗式水轮机186,管184连接到该泵上。用水斗式水轮机186驱动该泵的目的是经空心柱192提升再生水至地平面(如外壳170在井中)或提升再生水至池面(如外壳170浸在海水池中)。

        马达174由一排太阳能板194(它给电瓶196充电)供应电力,220伏电源为198所示之处。该电源连接到降压变压器及整流器200;其也连接到控制单元202,电力经此单元输送到马达174。太阳能板194及整流器200为电瓶196充电。电瓶196的输出电流经变流器204;使电瓶的12伏直流电输出转换为220伏交流电。切换开关206视电瓶电力而定,而从变流器204接用电源或从电源供应器198接用电源??刂破?02使220伏输入电压升至380伏电压,并输送到马达174。

        图9所示设备的优点在于仅使再生水提升到表面。

        图10所示设备包括外壳208,该外壳中安装一过滤元件210。需除盐的海水进水口在212所示之处,而盐水排水口在214所示之处。再生水的排水口在216所示之处。致使过滤元件210上游压力下降并创造撞击过滤元件210水流的装置与图4所示结构一样。

        需除盐海水的供应池在218所示之处,它可以是海水池或有盐味水池。供应泵在220所示之处,该泵自供应池218抽取海水并输送至沙过滤器222及盘过滤器224。高压泵在226所示之处,其吸力段连接到过滤器224,而其压力段连接到进水口212。

        排水口216连接到容器228,再生水即在其中接受紫外线(UV)照射。水曝露于紫外线中是水纯净化的标准程序。自容器228排出的水引到贮水池230。

        例如,有足够再生水储存时,该设备可停止运转一段时间,但这种情况有使元件210中滋生细菌与藻类的危险。这只能使水继续循环通过元件210而避免。为此目的,贮水池230经泵232及阀234而连接到进水口212。当阀234开启,阀236即关闭。利用这种流程可使再生水通过过滤元件210继续循环,以防止细菌滋长。当泵232建立的压力相对低时,具有“冲洗”作用,但该压力不足以迫使海水通过隔膜而到达贮水池230。冲洗用水排放到废水池。

        盐水排水口214连接到水斗式水轮机238:这样,其优点是可利用过滤元件210下游的剩余压力??衫盟肥剿只?38泵送再生水或发电协助驱动泵220或226的转子。

        加装流量开关240检测管中的流量:加装流量计242,以测量流量的流速。再生水中的pH值和电导率也可测量(在244和246处)。所得全部信息反馈到主控制器248,该控制器能控制整个系统??晒乇展艿赖姆О沧霸?50,252,254,256,258,260,262,及264等处。

        回冲盘过滤器224时,阀234及250闭合,而阀236及262开启。这样,即可用泵232抽取水池230的水,并输送通过打开的阀236,而迫使水沿反方向通过过滤器224,然后经打开的阀262排掉废水。

        水位探测器266用来测量水池230是否已满,它所发出的信号可停止自供应处218抽取海水,并启动由泵232和阀234运转的再循环,以防止细菌滋长。

        水斗式水轮机268的扭矩可通过加装扭矩检测器270控制。如扭矩增加超过预定值时,阀256开启,使部份盐水绕过皮顿式水轮268而直接经阀256流向废水池。

        控制海水到过滤元件210流量的阀,其设定可由个人电脑(PC)用的键盘272控制。

        图11所示设备包括如图1所示的除盐单元10,该单元直立在池274中。相同构件用相同的标号标记。需除盐的海水进水口在18所示之处;已除盐的水的排水口,连接到管34,盐水排水口在22所示之处。

        泵在图11所示276之处。泵276为竖直操作的柱塞泵,进水口在其顶端,而排水口则在其底端。排水管的编号为278,并在其出口278处有辅助泵280。泵280用的马达连接到太阳能板282。泵280的功能是起动水流到柱塞泵276。即经柱塞泵276抽水并经排水管284排出。

        泵276包括节流阀286及288,一阀在泵的顶端,另一阀则在泵的底端。当泵276起动后,通过泵276向下的水流使阀286开启并迫使阀288闭合。阀288闭合时,震荡波即传播通过泵276。震荡波迫使海水在高压下通过单向阀290而进入外壳12的进水口18。在进水口18处还有另一个单向阀292。

        膜片294连接到阀290上。当阀290开启时,可推挤膜片到死点位置。当压力震荡消失时,膜片294会使阀290重新闭合。

        阀286及288由杆296相连接,而使其动作一致。当通过柱塞泵的水流起动后,泵280即关闭并保持敞开状态,使水流可从该处通过。池(以侧壁298及底300围成)中水位高度确保泵276继续循环。

        排水管22中盐水余压可供前述任何目的使用。

        需要壁298使池274与海水分隔。当大潮时,海水会漫过壁298顶端而注满池274。这样,可提供操作泵276所需的水位。当退潮后及无海水注入池内时,池水海水水位会因经柱塞泵276及排水管284排出而稳定地下降。

        图12A及12B所示浸入式除盐设备包括圆柱形外壳302。在外壳内一端是驱动泵306的马达304。泵304可以是如活塞泵,斜盘泵等任何类型的泵。泵306的海水进水口未示出,但其排水口以308标记。排水口308分成两支管310和312,在两支管301和312上各有阀314和316。支管310连接至盘过滤器318的滤心,盘过滤器318在腔320中。盘322形成腔320的一端,在盘322的另一侧为过滤元件324。盘322可如前述图1A,图1B,图2,及图3或图4,图5A或图5B所说明的型式。盘322中的孔未示出。

        支管312直接接入腔320,排水管326自过滤器318的滤心穿过盘322。排水管326中具有正常时闭合的阀(未示出)。

        盘过滤器318的清洗通过闭合阀314及开启阀316与排水管326中的阀来完成。这样,水流可进入腔320,由腔320沿反方向通过盘过滤器318即可将陷入盘过滤器318中的任何污垢颗粒通过排水管326排出。

        在外壳302内,再生水在单元328中受紫外线照射。

        盐水如前述可回送到马达或泵:这样,其剩余压力可予利用,减少马达304的电力需求。

        供给马达304的电源可参考如图7及图9的前述说明。

        图13所示的浮动式除盐设备包括护罩330,以锚墩332固定于海床或仅静止于海床上,锚链334连接护罩330到锚墩332上。

        水平隔板336使在水平隔板336上方的浮力空间338与在水平隔板336下方的海水进水室340相隔离?;ふ?30中的孔342允许海水进入海水进水室340。

        电动马达344大部份安装在室340中,由进入海水进水室340的海水冷却。马达344上方安装一泵346,该泵由马达344驱动。海水由泵346自室340经过滤器348抽取。

        泵346的压力口通过管路350连接至三个如图1A及图1B所示类型的单元10。示于护罩330中的三个单元10,单元数目多于一个都适用。

        单元10中的盐水通过管352自排水口354排到废水池。再生水经管356,并通过紫外线单元358而至排水口360。在本实施例中,自排水口360连接至岸边的管道及自岸边供应电源至马达344的电缆均未示出。

        护罩330顶端具有太阳能板362,该板供应灯光照明及无线电发射机364所需电源。其目的在警告过往船只,以免撞及该浮动设备。

        在护罩330与锚墩332之间设活塞式泵,即可毋需提供电力至该设备,进而省去马达344和泵346。更具体而言,有一杆(未示出)自护罩330向下伸,并且在杆的末端具有活塞。一缸筒安装在锚墩332上,活塞即在该缸筒中?;钊敫淄补钩伤蚧虻ハ蚨鞯谋?。

        当然,依赖于海浪大小,护罩330会因海水的涌动而起伏:当外壳330上升时即向上提活塞杆及活塞,而缸筒则因固定于锚墩,故不随之升高。缸筒的下室,因而增大空间可经单向阀注入海水。当护罩330因海浪退去而下沉时,活塞即向下运动而使该下室内容积缩小。另一单向阀在该下室内压力增加下开启,进而迫使海水进入管路系统350中。

        缸筒上室仅向海水开启。但其最好也具有一进水单向阀及一排水单向阀:这样,当活塞对缸筒作下降及上升的往复运动时,皆能泵送海水。

        最后参阅图14,图中所示为直立长形水箱366,该水箱具有海水进水口368,海水通过该进水口泵入水箱。水箱顶端呈开口状,以提供一通气管370。排水口372连接至泵的吸力进水口,以供给海水到图1A及图1B所示的单元。图1A及图1B所示单元的再生水排水口连接到水箱366进水口372:这样,内含低密度溶解固体的水即可回流至水箱366中。另一排水口在374所示之处,以供水箱排放之用;故在水箱中的固体也随之排放。直立式长玻璃液面计在376所示之处。

        起动构件为水箱366的一部份,其中盛有相当体积的再生水,大约为应装水的三分之一。海水经进水口368泵送,而再生水则经进水口372输入。然后,海水经排水口372连续抽出。经进水口368进入的海水在经排水口372离开水箱之前被冲淡。虽然部份再生水再循环而非全部再生水立刻自水箱移出,但再生水的总产水量增加,并确保不需要的溶解固体自海水中脱除所需的压力也低。

        实验证明,当溶解固体含量低的再生水经进水口372输入时,可使用传统式除盐单元;该单元提供与蒸馏同等品质的水,作接至进水口372的水源用。

        也发现,本发明的方法与设备生产的水具有少量的盐水,但未使盐份的增加达到不可接受的程度,例如,此步骤可用于使一种矿物质大量存留于水中的情况(这种条件难于实现)。添加盐水以补充矿物质不足也是达到必需矿物质平衡的可行方法?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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